人工栖木有助于改善三江源国家公园退化高山草原地区土壤微生物网络的稳定性

《Journal of Environmental Management》：Artificial perches improve the stability of soil microbial networks in degraded alpine steppe of Sanjiangyuan National Park

人工巢箱在青海三江源国家公园退化高山草甸的生态调控效应。通过分析鼠洞特征、植物群落属性、土壤理化性质及微生物网络（16S, ITS），发现人工巢箱显著减少有效鼠洞数量及比率，提升植物高度、覆盖度、生物量及物种多样性，同时增强土壤微生物网络稳定性。结构方程模型表明，人工巢箱通过调控鼠类行为和促进植物生长，间接影响微生物群落结构。该研究为高山草甸生态恢复提供了新思路。

　　在青藏高原的三江源国家公园，高密度鼠类的存在是阻碍退化草地生态系统恢复的关键因素之一。为了促进猛禽的回归和繁殖，人工栖木的设立成为一种有效的手段，为鼠类种群提供生物控制的方法。然而，目前对于人工栖木对草地生态系统恢复的系统性影响仍缺乏深入理解。本研究聚焦于三江源国家公园的退化高山草地生态系统，其中人工栖木已经设立四年。通过调查鼠类洞穴特征、植物群落属性、土壤理化性质以及土壤微生物群落结构（16S、ITS），我们探讨了人工栖木对各类生态成分的影响。此外，还从植物群落稳定性和土壤微生物网络稳定性的角度评估了人工栖木的生态效益。

研究结果表明，人工栖木显著减少了有效鼠类洞穴的数量和形成率，同时显著提升了植物群落的高度、覆盖度、生物量和物种多样性。尽管人工栖木对植物群落稳定性没有显著影响，但发现其能够改善土壤微生物网络的稳定性。人工栖木对细菌和真菌群落β多样性的影响表明，它们可能通过调节鼠类行为和改变植物生物量，间接影响微生物群落结构。结构方程建模的结果显示，猛禽栖木显著提升了植物群落的物种多样性，而植物群落的物种多样性又对微生物网络的稳定性有显著的正向影响。微生物网络的稳定性与细菌和真菌群落的多样性以及真菌群落的组成密切相关。值得注意的是，较高的真菌多样性与网络稳定性呈正相关，而较高的细菌多样性则可能产生负面影响。这些发现强调了，在三江源国家公园，人工栖木不仅调节鼠类活动，还通过增强土壤微生物网络的稳定性，对草地生态系统的多个组成部分产生积极影响。这种方法相较于其他退化草地的恢复策略具有明显的优势。

青藏高原的高山草地生态系统在提供全球和区域范围内的多种关键生态系统服务方面发挥着重要作用。然而，由于全球气候变化和人类活动的共同影响，估计目前有19–60%的高山草地生态系统处于退化状态，严重限制了其提供这些生态系统服务的能力。高山草地的退化不仅体现在植被和土壤健康状况的下降，还与这些生态系统中鼠类种群的迅速扩张密切相关。高密度鼠类的觅食和掘洞活动进一步降低了草地生产力，导致土壤肥力和水分的大量流失，并增加了风蚀和水蚀的风险。这种草地退化的恶性循环最终可能导致形成难以恢复的“黑土滩”现象。因此，控制退化高山草地生态系统中的鼠类种群被认为是恢复和管理这些生态系统的关键途径和前提条件。

为了应对鼠类种群的控制需求，长期以来在退化高山草地中进行了大量使用人工捕捉和生物农药的大规模鼠害治理行动。然而，这些干预措施的长期效果表明，通过这些方法进行鼠类控制的成本极高。例如，在2006年至2011年间，三江源国家公园仅在鼠害控制方面就投入了1.2亿美元。此外，由于药物控制鼠类所带来的毒素积累，以及非目标物种的意外摄入，进一步削弱了草地食物网的完整性。自然鼠类捕食者的减少也导致了大规模鼠害爆发的风险增加，从而加剧了问题。因此，寻找替代的鼠类控制方法，以及重新引入自然捕食者如猛禽，因其成本效益高、环境友好和与自然生态系统动态相兼容，正逐渐受到重视。

作为高山草地生态系统中的顶级捕食者，猛禽在调节鼠类种群方面发挥着重要作用。猛禽捕食在历史上是维持这些生态系统中鼠类种群动态平衡的关键因素。然而，自20世纪中叶以来，人类活动不仅减少了适合猛禽栖息的生境，还因偷猎和毒杀导致了种群数量的进一步减少。这使得高山草地中猛禽与鼠类种群之间出现了不平衡。近年来，随着生态保护区和国家公园的建立，人类对高山草地生态系统的干扰逐渐减少，猛禽种群在青藏高原地区逐步恢复。在此背景下，三江源国家公园于2019年引入了一个人工栖木试点项目，旨在通过接近自然的干预手段加速猛禽种群的恢复。目前，大多数人工栖木已被猛禽占据。然而，人工栖木对三江源地区高山草地生态系统中各个生态成分的具体影响仍不清楚。

为了评估人工栖木在退化草地恢复中的有效性，我们根据猛禽的栖息范围界定了人工栖木的辐射影响区域，并对植物群落特征、土壤理化性质和土壤微生物群落进行了调查。同时，还分析了这些区域内的植物群落稳定性和微生物网络稳定性。基于先前研究的结果，我们提出了两个假设：首先，由于猛禽可以控制退化草地生态系统中的鼠类种群，而鼠类种群是三江源地区高山草地退化的主要原因之一，因此我们假设人工栖木能够显著改善这些退化生态系统中的植物、土壤和土壤微生物状况。其次，由于人工栖木通过促进猛禽的回归增加了该地区的物种多样性，因此我们假设在人工栖木影响区域内的植物群落和微生物网络的稳定性将显著提升，这与“多样性-稳定性”假说相一致。

研究区域位于黄河源头地区（97.02°–99.25° E, 33.92°–35.47° N），属于三江源国家公园，位于青海省境内。该区域处于青藏高原的东北部，具有典型的高原大陆性气候，呈现出明显的冷暖季节，雨热同季。在黄河源头地区，中央西部和北部地区受到气候条件和人类活动的双重影响，导致生态退化现象的加剧。因此，这些区域成为研究人工栖木对草地生态系统恢复影响的重点。

人工栖木的设立对鼠类洞穴、植物群落特征和土壤理化性质产生了显著影响。在高鼠密度区域（HI），人工栖木显著减少了有效鼠类洞穴的数量，但在中等鼠密度区域（MI）则没有显著影响。同时，人工栖木显著降低了HI和MI区域的有效鼠类洞穴率，其中HI区域的有效鼠类洞穴率显著低于MI区域。在植物群落特征方面，人工栖木显著提升了植物的高度、覆盖度、物种多样性和生物量。此外，人工栖木还对土壤理化性质产生了积极影响，包括土壤有机质含量、pH值、电导率以及土壤微生物群落的结构和功能。

在鼠类密度方面，人工栖木的设立对退化草地生态系统中的鼠类种群数量产生了显著影响。通过猛禽的回归，人工栖木增加了鼠类的捕食压力，从而有效降低了鼠类种群数量。这种捕食压力的增加有助于恢复草地的生态完整性，减少鼠类对植物群落的过度啃食，并促进土壤养分循环，提高土壤肥力和水分保持能力。此外，鼠类的掘洞行为会对土壤结构造成破坏，而猛禽的捕食可以缓解这种破坏，有助于土壤结构的恢复。

在植物群落方面，人工栖木的设立不仅影响了鼠类种群，还对植物群落的组成和结构产生了显著影响。通过减少鼠类的觅食和掘洞活动，人工栖木有助于恢复植物的生长条件，提升植物群落的多样性和稳定性。同时，植物群落的稳定性与土壤微生物网络的稳定性密切相关。土壤微生物网络的稳定性不仅预测了微生物群落的动态变化，还与微生物群落的多功能性和功能潜力密切相关。因此，人工栖木对土壤微生物网络的稳定性具有重要影响，有助于维持草地生态系统的整体功能。

在土壤性质方面，人工栖木的设立对土壤的理化性质产生了积极影响。通过减少鼠类的活动，人工栖木有助于改善土壤的结构和养分状况，提高土壤的肥力和水分保持能力。此外，人工栖木还可能通过促进植物的生长和多样性，间接改善土壤的微生物群落结构。这种改善有助于提高土壤的生态服务功能，如碳储存和养分循环，从而促进草地生态系统的恢复。

在生态系统服务方面，人工栖木的设立有助于恢复草地的生态完整性，提升其在水土保持、碳固存、物种多样性维持和生产力方面的功能。通过减少鼠类的活动，人工栖木可以缓解草地退化的恶性循环，提高草地生态系统的稳定性。此外，人工栖木还可能通过促进植物群落的恢复，间接改善土壤微生物群落的结构和功能，从而提高草地生态系统的整体健康状况。

在生态系统恢复策略方面，人工栖木的设立为退化草地的恢复提供了新的思路。相较于传统的鼠类控制方法，如人工捕捉和生物农药的使用，人工栖木通过促进猛禽的回归，不仅提高了鼠类控制的效果，还减少了对非目标物种的干扰，降低了生态系统的负面影响。此外，人工栖木还可能通过增加物种多样性，提高生态系统的稳定性，从而为草地生态系统的恢复提供更加可持续的解决方案。

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在生态系统服务方面，人工栖木的设立有助于恢复草地的生态完整性，提升其在水土保持、碳固存、物种多样性维持和生产力方面的功能。通过减少鼠类的活动，人工栖木可以缓解草地退化的恶性循环，提高草地生态系统的稳定性。此外，人工栖木还可能通过促进植物群落的恢复，间接改善土壤微生物群落的结构和功能，从而提高草地生态系统的整体健康状况。

在生态系统恢复策略方面，人工栖木的设立为退化草地的恢复提供了新的思路。相较于传统的鼠类控制方法，如人工捕捉和生物农药的使用，人工栖木通过促进猛禽的回归，不仅提高了鼠类控制的效果，还减少了对非目标物种的干扰，降低了生态系统的负面影响。此外，人工栖木还可能通过增加物种多样性，提高生态系统的稳定性，从而为草地生态系统的恢复提供更加可持续的解决方案。

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